Indium, Évaporation, Éléments volatils, Partage métal-silicate, Fractionnement isotopique, Accrétion terrestre

L'histoire de l'accrétion et la nature des éléments constitutifs de la Terre font encore l'objet d'un grand débat. Les compositions élémentaires et isotopiques des éléments modérément volatils (MVE) de la Terre et des météorites peuvent fournir des informations importantes sur ces questions. En général, l'abondance des MVE lithophiles dans la partie silicatée de la Terre (BSE) présente un modèle d'appauvrissement log-linéaire (par rapport à la composition solaire) avec la température de 50% condensation (TC50), tandis que les MVE sidérophiles présentent un appauvrissement supplémentaire dû à la partition métal-silicate pendant les processus de formation du noyau terrestre. Cependant, l'indium (In) est une exception car son abondance est surabondante dans l'ESB par rapport aux éléments de volatilité et de sidérophilie similaires. Cette surabondance peut être expliquée comme les résultats de : 1) une volatilité surestimée de l'In dans l'environnement nébulaire ; 2) un apport tardif de matériaux de type CI, connue sous le nom d'accrétion hétérogène, qui décrit que l'accrétion de la Terre a commencé à partir de matériaux appauvris en volatilité et a été suivie par une accrétion tardive de matériaux riches en volatils. Pour expliquer la surabondance de l'In, le modèle d'accrétion tardive exige soit a) que l'In se comporte comme un élément lithophile dans les conditions de formation du noyau terrestre, soit b) que les matériaux précurseurs de la proto-Terre soient enrichis en In par rapport aux météorites connues. Par conséquent, l'étude du comportement de l'In pendant le processus de volatilisation et les processus de partition métal-silicate peut donner un aperçu de la surabondance de l'In dans l'ESB, et fournir des informations sur l'origine de l'appauvrissement des MVE de la Terre.Dans cette thèse, j'ai appliqué des approches expérimentales pour étudier la volatilité et la sidérophilie de l'In, développé une méthode d'analyse isotopique de l'In à haute précision sur des roches naturelles et analysé la composition isotopique de l'In des roches terrestres et des chondrites. L'étude sur la volatilité de l'In se concentre sur le processus de vaporisation du système silicate liquide-vapeur. Les expériences d'évaporation de l'In ont été réalisées sur un silicate fondu de composition basaltique et sous une variété de températures et de fugacités d'oxygène. En combinant nos données expérimentales et l'approche actuelle de quantification de la volatilité élémentaire pour le système vapeur-liquide, la volatilité de l'In pendant le processus d'évaporation a été quantifiée dans cette thèse. Les résultats montrent une volatilité significativement plus faible de l'In dans le système d'évaporation liquide-vapeur, en comparaison avec sa volatilité dans l'environnement nébulaire, indiquant la surabondance de l'In comme résultat de l'environnement non-nébulaire. Le comportement de partage de l'In entre le métal et le silicate a été étudié à l'aide d'une variété d'expériences de ségrégation métal-silicate qui ont été réalisées dans un piston-cylindre, une cellule multi-enclumes et une cellule à enclume de diamant, couvrant une large gamme de conditions de pression-température (~ 2 à 50 GPa, ~ 1700 à 4000 K), recouvrant les conditions P-T du stade précoce d'accrétion à l'océan magmatique profond final. D'après les résultats expérimentaux, l'In ne se comporte pas comme un élément lithophile dans les conditions de formation du noyau de la Terre, mais une fraction significative s'est ségrégé dans le noyau pendant l'accrétion de la Terre.